PROE – Apresentação do programa • • • • Conceitos Fundamentais I Radiação Conceitos Fundamentais II Propagação Guiada PROE 1S0607 Aula0-120906 Sistema de Radiodifusão de Televisão PROE 1S0607 Aula0-120906 PROE 1S0607 Aula0-120906 Espectro electromagnético É um recurso básico dos sistemas de comunicação. História • Ondas sonoras (voz). Comunicação à distância tambores e ondas de luz visível (sinais de fogo, espelhos reflectores e bandeiras). • Espectro electromagnético fora da região do visível só começou a ser utilizado fim século XIX. • Hertz (1887) construiu sistema de transmissão de ondas de rádio. Verificou experimentalmente ondas electromagnéticas, previstas ~20 anos antes por Maxwell. • Marconi: primeira transmissão em 1895, desenvolveu o rádio do ponto de vista comercial e patenteou primeiro sistema de telegrafia sem fios. • Pouco antes da segunda guerra mundial surgiram os klistrões e os magnetrões, capazes de gerar frequências até 1 GHz, e os primeiros guias de onda. • Primeiras experiências de transmissão de OE através de guias de onda (1935), foram mal sucedidas. Em 1936, uma vez estabelecida a teoria, foi feita com sucesso a primeira transmissão de OE com guias de onda. • Desenvolvimento de geradores e guias de onda fundamental para utilização microondas, em comunicações e radares. PROE 1S0607 Aula0-120906 História (cont.) • Mais tarde estruturas planares (stripline, microstrip, slotline, guias coplanares) mais compactas, de custo inferior e capazes de integrar dispositivos activos como díodos e transistores. • Cabos coaxiais também usados actualmente na transmissão de sinais até ao domínio das micro-ondas. Vantagem: banda larga. Desvantagem: difíceis de integrar em circuitos complexos. • Fibras ópticas surgiram no final dos anos 70. Sistemas de comunicação ópticos de baixas perdas e baixa dispersão, com larguras de banda muito superiores às dos cabos coaxiais ou das estruturas de ondas milimétricas. • Frequências dos sistemas de comunicação têm vindo a aumentar, devido essencialmente às enormes larguras de banda disponíveis nas frequências mais elevadas. • Comunicação com ligações fixas utilizada durante largos anos. Serviços telefónicos ligações terrestres fixas (anos 40), comunicação intercontinental ligações via satélite (anos 70). • As comunicações celulares móveis constituem actualmente um vasto campo de investigação e desenvolvimento tecnológico. PROE 1S0607 Aula0-120906 Propagação guiada • Baixas frequências e distâncias curtas. Imune a interferências. • Distâncias maiores e frequências mais elevadas atenuação considerável e custos elevados. Excepção: fibra óptica, transmissão a grandes distâncias com muito baixas perdas. Propagação em espaço livre • Perdas mais elevadas, única opção em muitos casos. Ex. em barcos, a bordo de aviões e satélites, em veículos, em rádio difusão, nos rádios da polícia, bombeiros, nas comunicações pessoais (telefones móveis, "pagers"). Propagação guiada /Propagação em espaço livre • Hoje micro-ondas e fibras ópticas: ligações telefónicas de longa distância e chamadas internacionais via-satélite. Televisão também com sist. comunicação baseados em satélites. Segurança • Propagação guiada intrinsecamente mais segura mas a propagação em espaço livre com comunicação digital (com códigos) pode atingir níveis equivalentes de segurança. Fiabilidade • Sinais em espaço livre afectados pelas condições de propagação (obstáculos, ionosfera, condições atmosféricas adversas, interferências com outros sinais electromagnéticos). • Propagação guiada afectada por danificação acidental das estruturas de transmissão, provocada por trabalhos de construção, tremores de Terra, etc...) Custos Propagação guiada (em geral) custos superiores e descida de preço de equipamento com antenas. Esta situação tende a favorecer os sistemas de propagação em espaço livre. PROE 1S0607 Aula0-120906 Na prática escolha ditada essencialmente pelo tipo de aplicação. Antenas Desempenham papel fundamental: convertem ondas electromagnéticas guiadas em ondas de espaço livre. Fig. 4 - Linhas de força do campo eléctrico associadas a um dipolo PROE 1S0607 Aula0-120906 Antenas GMS (telemóveis) Agregados Yagi Monopolos (Serviços radiomóvel) Antena Yagi Repetidores Estações móveis Corneta Antenas Parabólicas (Microondas) Parabólica PROE 1S0607 Aula0-120906 Fig. 5 - Vários tipos de Antenas Propagação guiada • Cabos coaxiais - até ao domínio das micro-ondas. • Guias de onda em microondas. Poder transportar potências elevadas (ex. radares). Largura de banda limitada, dimensões apreciáveis, dispendiosos. • Cabos coaxiais banda larga, difícil fazer circuitos complexos de micro-ondas. • Estruturas planares: stripline, microstrip, slotline, finline, guias coplanares. Compactas, baixo custo, podem incluir componentes activos como díodos ou transistores. • Tendência dos circuitos de micro-ondas, integrar as estruturas de transmissão, os componentes activos, e outros componentes num único substracto de semicondutor, formando um circuito monolítico de micro-ondas integrado (MMIC). • Fibras Ópticas, capazes de transportar grandes quantidades de informação usando ondas luminosas, devido à enorme largura de banda. – Luz emitida no infravermelho (invisível) com 0: 1.31 m ou 1.55 m. – Transmissão sinais de audio, televisão ou dados de computador com modulação analógica (variando a intensidade do feixe de luz) ou digital (opera-se em modo on-off). – Sistema de fibra óptica pode transmitir tipicamente 27 gigabits por segundo. – Sistemas de fibra óptica, também em muito pequenas distâncias Ex: nos computadores, transporte de sinais entre placas de circuitos. PROE 1S0607 Aula0-120906 Sistema de Unidades • Sistema MKSA [Metro Kilograma Segundo Ampere] • Metro, referenciado ao segundo e à velocidade da luz no vácuo • Quilograma, massa de uma barra padrão feita de uma liga de Platina/Irídio (Sévres, Paris) • Segundo, 9.192.631.770 períodos da radiação electromagnética emitida numa transição de um átomo de Césio • Ampére, corrente constante que, percorrendo dois condutores (comprimento infinito afastados de 1m no vácuo), produziria entre os condutores uma força de 2 x 10 Newton por cada metro de condutor. • Sistema MKSA racionalizado o 4 10 7 Hm 1 PROE 1S0607 Aula0-120906